CN101855104B - 混合动力车辆的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力车辆的控制装置。混合动力车辆的控制部在从点火键的接通到断开的行驶期间即出行期间内，进行目标诊断次数量的发电机的诊断。因此，控制部随时判断是否正在由发电机进行发电，在没有进行发电的情况下，判断至此进行了的诊断次数是否达到目标诊断次数。在没有达到目标诊断次数的情况下，接下来判断是否满足适于诊断的条件即诊断开始条件。在满足诊断开始条件的情况下，打开在驱动控制发电机的第一变换器与电源之间设置的选通门，将两者电连接。并且，在该状态下，实施零转矩控制，同时执行关于发电机的诊断。

Description

混合动力车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及控制混合动力车辆的混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机、利用所述内燃机的动力进行发电的发电机、控制所述发电机的第一变换器、驱动车轮的电动机以及控制所述电动机的第二变换器。

背景技术

近年来，已知由电动机驱动车轮、由发电机和发动机进行发电的混合动力车辆(以下称为“HV车”)。在相关的HV车中当由电动机进行车轮驱动时，发电机由于连动(连带旋转)而进行旋转，并且进行伴随旋转的发电。在该情况下，从电动机输出的驱动力的一部分在发电机中被消耗，存在效率降低这样的问题。于是，为了防止连带旋转时在发电机中发电，也考虑使电流在发电机的线圈中流动。但是，在该情况下，存在导致电力的消耗增加这样的问题。

为了解决相关问题，已知如下技术：在搭载了两个电动机的HV车中，在驱动一方的电动机的情况下，从电源切断另一方的电动机(例如日本特许公开2000-253512号公报等)。通过从电源切断不使用的电动机，从而能够防止不希望的发电等，使驱动效率提高。

发明内容

然而，在上述结构的情况下，有时不能在适当的定时进行诊断。也就是说，近年来，提出了具有对搭载于车辆的各种电子设备、传感器类的正常与否进行自我诊断的诊断功能的方案。在相关诊断中，将从点火键的接通(on)到断开(off)的行驶期间即出行(trip)期间作为一个分区进行考虑，按各次出行对各电子设备等的正常与否进行至少一次以上的诊断。

在这样的诊断功能中，也对发电机、驱动该发电机的变换器的正常与否进行诊断。在发电机、第一变换器的情况下，例如，发电机的转矩特性、减磁特性、发电机和变换器中的通电状态等被设定为应当诊断的诊断项目。基于这些诊断项目的诊断结果，进行发电机的最终的正常与否判定。

在此，这些诊断项目都是如果不处于对驱动控制发电机的变换器进行了驱动的状态下则无法进行检测的项目。因此，如现有技术那样，当采用在由电动机驱动车轮的电动行驶时将发电机与电源电切断的结构时，根据行驶状况和/或电源的剩余电量，有时在一次出行期间的期间，驱动发电机的机会一次也没有，作为结果对上述诊断项目一次也不能进行检测。特别地，在能够进行外部充电的插电(plug in)式HV车中，由发电机进行发电的机会常常较少，因此无法得到诊断(自我诊断)发电机、变换器的机会的情况较多。其结果，存在难以进行故障的早期检测这样的问题。

于是，在本发明中目的在于提供一种能够早期检测故障的混合动力车的控制装置。

为了达成上述目的，本发明的混合动力车辆的控制装置是对混合动力车辆进行控制的混合动力车辆的控制装置，所述混合动力车辆具备内燃机、利用所述内燃机的动力进行发电的发电机、控制所述发电机的第一变换器、驱动车轮的电动机、以及控制所述电动机的第二变换器，该控制装置的特征在于，具备：检测单元，其在所述第一变换器进行驱动时，检测预先规定的对所述发电机和第一变换器的至少一方进行正常与否的诊断所需的值；和控制单元，其控制所述第一变换器的驱动，并且基于所述检测单元的检测结果，对所述发电机和第一变换器的至少一方进行正常与否的诊断，所述控制单元，在由所述电动机进行车轮驱动的电动行驶中，在判断为不需要进行所述正常与否的诊断的情况下，使所述第一变换器停止驱动，在判断为需要进行所述正常与否的诊断的情况下，即使在电动行驶中也使所述第一变换器驱动，直到由所述检测单元进行的检测完成为止。

在优选的方式中，进一步，所述控制装置还具备存储单元，该存储单元按点火开关从接通到断开的每个行驶期间、即每个出行期间，分开存储由所述控制单元得到的诊断结果，所述控制单元在基于存储单元中存储的诊断结果而判断为诊断次数没有达到目标诊断次数的情况下，判断为需要进行所述正常与否的诊断，即使在电动行驶中也使所述第一变换器驱动。在其他优选的方式中，所述控制单元在检测单元的检测执行中，为了对所述发电机进行零转矩控制而驱动控制第一变换器。

在其他优选的方式中，进一步，所述控制装置还具有转速检测单元，该转速检测单元检测所述发电机的由连带旋转产生的转速，所述控制部在诊断次数没有达到目标次数、且由所述转速检测单元检测出的转速达到了适于对所述发电机进行诊断的转速的情况下，使所述第一变换器驱动，执行由检测单元进行的检测。

在其他优选的方式中，所述电源能够进行内部充电和外部充电，所述内部充电是由所述内燃机和所述发电机进行的，所述外部充电是由外部电源进行的。

根据以上那样的本发明，能在需要的情况下强制性地由检测单元检测值，所以在任何行驶状态下，都一定能够执行目标诊断次数量的诊断。其结果，能够早期地检测故障。

附图说明

图1是本发明的实施方式的HV车的驱动机构的结构图。

图2A是表示非插电式的情况下的电池的蓄电量的变动的一例的图。

图2B是表示插电式的情况下的电池的蓄电量的变动的一例的图。

图3是表示诊断处理的流程的流程图。

符号说明

10电动机；12发电机；13选通门；14发动机；16动力分配机构；18减速器；20车轮；22第二变换器；24第一变换器；26电池；28旋转传感器；30电流传感器；32控制部；34存储部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式的HV车的驱动机构的结构图。在图1中，实线箭头表示动力的流，虚线箭头表示电力的流。

该HV车具备电动机10和发电机12。电动机10主要作为车轮驱动的动力源来使用。该电动机10经由减速器18机械连接于车轮20，并且经由第二变换器22电连接于作为电源的电池26。在进行HV车的电动行驶的情况下，利用第二变换器22将蓄积于电池26的电力从直流变换为交流，向电动机20进行供给。电动机10接受该电力供给，作为电机发挥作用来驱动车轮20。此外，在进行HV车的减速的情况下，从动于车轮20的电动机10，作为发电机发挥作用来进行再生发电。并且，通过该再生发电得到的电力，经由第二变换器22传递并存储到电池26。

发电机12经由由行星齿轮等构成的动力分配机构16而机械连接于发动机，并且经由第一变换器24电连接于电池。此外，发动机14经由动力分配机构16而机械连接于发电机12和车轮20这双方。在电池26中的蓄电量降低了的情况下，或者在判断适合由发动机14进行的车轮驱动的情况下，驱动发动机14。从该发动机14输出的动力，每次按照适当的比率进行分割而传递至车轮20和发电机12。此时，发电机12将从发动机14供给的动力变换(发电)为电力。通过发电得到的电力，经由第一变换器24传递并存储到电池26。

在第一变换器24与电池26之间设有由继电器等构成的选通门(gate)13。该选通门13由后述的控制部32进行开闭控制，控制部32通过使该选通门13开闭，从而控制第一变换器24的驱动。控制部32在电动行驶时，原则上将该选通门13设为关闭状态，由此将第一变换器24从电池26(或者将发电机12从电池26)电切断，使第一变换器24驱动停止。需说明的是，在满足特定的条件的情况下，即使在电动行驶时，也有时打开选通门13而使第一变换器24驱动，对此稍后进行详细说明。

在此，设置该选通门13是为了提高HV车的效率。也就是说，如以上所述，在电动行驶时，接受来自电动机10的动力来驱动车轮20。伴随该车轮20的驱动，产生发电机12的旋转即所谓的连带旋转。当伴随该连带旋转，发电机12进行发电时，从电动机10输出的动力的一部分会被发电机12无用地消耗掉，导致效率降低这样的问题。为了防止伴随连带旋转的发电机12的发电，也考虑在发电机12的线圈中使电流流动，但在该情况下，变为无用地消耗电力，还是会引起效率降低。因此，在本实施方式中，在电动行驶时，使门13关闭，切断第一变换器24与电池26(进一步，发电机12与电池26)的电连接，使第一变换器24的驱动停止。

在发电机12设有旋转传感器28和电流传感器30。这些传感器如稍后详细说明的那样，被用于执行诊断用监视。旋转传感器28检测发电机12的转速。检测出的转速被输出到控制部32。此外，电流传感器30是检测从发电机12输出的电流值的传感器。控制部32基于该检测电流值来判断该发电机12的转矩特性、减磁特性、系统特性。

电池26作为向电动机10等供给电力的电源而发挥作用。该电池26不仅是利用发电机12的发电、电动机10的再生发电来进行内部充电，还能够与外部电源(例如，设置在加油站的电源等)电连接从而进行外部充电。换言之，本实施方式的HV车为能够进行外部充电的插电式。

控制部32随时监视该电池26的蓄电量，在该蓄电量变为预先规定的发电开始基准值以下的情况下，指示执行由发电机12和发动机14进行的发电。在此，与非插电式的情况相比，该发电开始基准值，多是插电式的情况下被设定为较低的值。也就是说，在非插电式的HV车中，只进行内部充电，所以有时如果不在相对较早的阶段开始发电动作，则蓄电量跟不上消耗电力量。因此，在非插电式中，在将满蓄电量设为100％的情况下，将发电开始基准值规定为较高的值(例如40～50％左右)，当变为其以下时，则开始由发电机12进行的发电。另一方面，在插电式的情况下，不仅是能够进行内部充电，还能够进行外部充电，即使在车辆行驶中消耗了较大量的电力，如果进行外部充电则也能够重新获得(恢复)消耗电力。因此，即使将发电开始基准值设定为比非插电方式的发电开始基准值低的值(例如20～30％左右)也不会产生问题。并且，通过将发电开始基准值设定为较低的值，从而能够降低发电的执行次数(发动机的驱动次数)，进一步，能够谋求燃料经济性的提高。

使用图2A和图2B对其进行说明。图2A表示非插电方式中的电池26的蓄电量的变动，图2B表示插电方式中的电池26的蓄电量的变动。在图2A和图2B中，横轴表示经过时间，纵轴表示电池26的蓄电量。此外，标注了阴影的矩形部分表示由发电机12进行的发电执行期间。

在非插电方式的HV车中，当进行电动行驶时，随着时间的经过，电池蓄电量逐渐降低。此时，发电开始基准值Gs被设定为较高的值，因此电池蓄电量在较早的阶段降低到发电开始基准值Gs。当电池蓄电量变为发电开始基准值Gs以下时，控制部32驱动发动机14，使之执行由发电机12进行的发电。并且，当伴随着该发电的电池蓄电量上升到预先规定的发电停止基准值Ge时，使发电动作停止。其后，如果继续电动行驶，则每次电池蓄电量降低到发电开始基准值Gs，执行发电，进一步执行发动机驱动，消耗汽油。其结果，导致燃料消耗率的增加。

另一方面，在插电方式的HV车的情况下，当进行电动行驶时，也随着时间的经过，电池蓄电量逐渐降低。但是，在插电方式的情况下，发电开始基准值Gs被设定为较低的值，所以能够相对地在长时间(长距离)，不执行发电而继续电动行驶。其结果，虽然也与一次的行驶距离有关，但也存在能够一次也不进行发电而继续电动行驶的情况。并且，即使不进行发电而使HV车的行驶停止、停车，如果在该场所进行外部充电，则即使不驱动发动机也能够增加电池蓄电量，能够没有问题地执行HV车的再行驶。其结果，与非插电式相比，能够降低汽油消耗量，能够提高燃料经济性，并且能够减少CO₂等有害气体的排出量。

再回到图1，对HV车的结构进行说明。控制部32对构成HV车的各种电子设备、例如变换器等的驱动进行控制，通常被称为ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元)。该控制部32与作为控制对象的变换器22、24、设置于电池26的蓄电量传感器(未图示)等电连接，但在图1中省略这些电连接线的图示。

此外，该控制部32也执行发电机12的诊断(自我诊断)处理。在此，所谓诊断处理意味着对搭载于车辆的各种电子设备、传感器类是否正常进行自我诊断。通过执行相关诊断处理，从而能够早期发现各种电子设备等的故障。此外，在诊断处理中，将从点火键的接通到断开的行驶期间即出行期间作为一个诊断期间来考虑。控制部32按各出行期间，对诊断对象设备的状态进行规定的目标次数(一次以上)的监视，基于其监视结果来对诊断对象设备的正常与否进行诊断。所得到的诊断结果，按各出行期间分开存储到存储部34中。此外，当诊断的结果为“异常”的情况下，控制部32使设置于车辆的警告灯点亮等，向用户提示其异常内容。

在该诊断处理中，应当诊断的项目，按各电子设备，预先作为诊断项目进行规定。例如，在发电机12的情况下，作为诊断项目设定有转矩特性、减磁特性、系统特性。转矩特性是表示转矩相对于转速的比率。此外，减磁特性是关于伴随转子的旋转的涡流损耗引起的温度上升、线圈生成的反磁场引起的减磁的特性。系统特性是关于包括彼此连接的电池26、第一变换器24、发电机12的电力系统的电结构的特性，例如，诊断有无断线等。该转矩特性、减磁特性、系统特性都基于由电流传感器30检测出的在发电机12流动的电流值来进行诊断。但是，在图1中，仅图示了单一的电流传感器30，但实际上，按各特性检测的电流的种类(相)不同，按各特性设置有另外的电流传感器30。

需说明的是，当转速过高时，输出转矩不稳定，所以优选在发电机12的转速不是过高旋转的状态(例如13300rpm以下的状态)下，基于检测出的电流值来诊断转矩特性。此外，在减磁特性的情况下，相反地，当转速过低时，则不能进行稳定的诊断。因此，希望在转速不是过低的状态(例如3000rpm以上的状态)下，基于检测出的电流值来诊断减磁特性。系统特性能够与转速无关地稳定进行诊断。

如上所述，应当进行该诊断处理的次数，按一个出行期间而被预先规定。例如，在目标次数被规定为一次的情况下，在一个出行期间内，必须针对发电机12的转矩特性、减磁特性、系统特性进行一次诊断。但是，在以往的结构中，根据HV车的行驶状况，在一个出行期间中，有时关于发电机12一次也不能进行诊断处理。

也就是说，对发电机12设定的诊断项目都是若不是第一变换器24进行驱动(发电机12正在发电)的状态、换言之不是选通门13打开的状态则无法进行诊断的项目。然而，在电池26的蓄电量达到规定的发电开始基准值Gs之前，不进行由发电机12进行的所期望的发电。此外，伴随连带旋转的不期望的发电会导致效率的降低，所以在电动行驶期间，选通门13变为关闭状态，第一变换器24驱动停止。即，在一个出行期间中，在电池蓄电量没有达到发电开始基准值Gs以下的情况下，存在一次也不能进行诊断处理的情况。所述的问题在发电开始基准值Gs被设定得较低的插电式HV车中特别容易发生。

于是，在本实施方式中，为了解决相关问题，基于存储于存储部34的诊断结果来判断是否需要执行诊断处理，在判断为需要诊断处理的情况下，打开选通门13，使得强制地生成诊断处理的执行机会。以下，使用图3对该处理的流程进行说明。

图3是表示控制部32进行的诊断处理的流程的流程图。控制部32首先判断是否处于由发电机12进行的所期望的发电的执行期间(S10)。在处于发电执行期间的情况下，执行与以往相同的处理。也就是说，在该情况下，接受来自发动机14的动力来由发电机12进行发电，因此监视该发电机12的电流值，基于得到的监视结果来进行关于各诊断项目的诊断。在处于发电期间的情况下，当然设置在发电机12与第一变换器24之间的选通门13被打开，所以能够没有问题地执行电流值的监视。

另一方面，在判断为当前没有处于发电期间的情况下，在该状态下，选通门13被关闭，使第一变换器24驱动停止，所以不能监视发电机12的电流值。于是，在该情况下，控制部32判断本出行期间中的诊断处理次数是否达到目标诊断次数(S12)。在达到目标诊断次数的情况下，不需要再次的诊断处理。因此，不进行选通门打开等，这样地结束处理。

另一方面，在诊断处理次数低于目标次数的情况下，控制部32接下来判断预定的诊断开始条件是否成立(S14)。在此，所谓诊断开始条件是表示发电机是否处于能够稳定地诊断各诊断项目的状态的条件。也就是说，如上所述，希望在转速不是过高的状态下基于检测出的电流值诊断转矩特性，在转速不是过低的状态下基于检测出的电流值来诊断减磁特性。由此，在本实施方式中，作为该诊断开始条件，在将伴随连带旋转的发电机的转速设为V的情况下，将3000rpm≤V≤13300rpm设定为诊断开始条件。

在诊断开始条件不成立的情况下，返回到步骤S10，在诊断开始条件成立以前重复步骤S10～S14。另一方面，在诊断开始条件成立的情况下，也就是说，在发电机12的转速V满足3000rpm≤V≤13300rpm的情况下，控制部32使设置在发电机12与第一变换器24之间的选通门13打开(S16)。通过打开选通门13，从而使第一变换器24与电池26、进而发电机12与电池26电连接。由此，发电机12作为发电机发挥作用，能够进行上述的诊断项目的检测。此时，为了防止由于发电机12消耗来自电动机10的动力的一部分而产生的效率的降低，对发电机12进行零转矩控制(S18)。由此，能够抑制效率的降低，并且能够进行诊断项目的检测。

然后，控制部32实施零转矩控制，并且，基于此时得到的由电流传感器30检测到的检测值来判断发电机12的转矩特性、减磁特性以及系统特性的正常与否(S20)。然后，将得到的正常与否判断结果作为本次出行中的诊断结果存储于存储部34(S22)。然后，使选通门13关闭，切断发电机12与电池26的电连接。选通门关闭后，再次返回到S12，在能够执行规定的目标诊断次数量的诊断之前重复进行同样的处理。

在本实施方式中，将以一次的选通门打开来诊断全部的转矩特性、减磁特性、系统特性作为目的，将诊断开始条件设为3000rpm≤V≤13300rpm。但是，这三个特性诊断也可以分为多次来进行。例如，当发电机12的转速为13300rpm以下时，则即使是低于3000rpm，也可以打开选通门13来仅执行转矩特性和系统特性的诊断。并且，当转矩特性和系统特性的诊断结束时，则再次关闭选通门13。并且，然后，如果发电机的转速超过3000rpm，则可以再次打开选通门13，仅进行未诊断的关于减磁特性的诊断。此外，在此例示的三个诊断项目(转矩特性、减磁特性、系统特性)是一个例子，如果是能够通过第一变换器24的驱动来诊断发电机12的性能的值，则也可以将其他的值设定为诊断项目。此外，也可以使用如系统特性那样与第一变换器24的关联密切的项目，来也进行第一变换器24的正常与否的诊断。

如从以上的说明可知的那样，根据本实施方式，即使在进行电动行驶的情况下，也能够强制地设置发电机12的诊断机会。由此，在任何的行驶状况的情况下，或者即使是电动行驶的时间通常较长的插电式的HV车，也一定能够对发电机12和/或第一变换器24进行诊断，能够早期发现发电机12等的故障等。此外，在进行诊断时，对发电机12进行零转矩控制。由此，能够抑制伴随诊断的效率的降低。

Claims (5)

1.一种混合动力车辆的控制装置，该控制装置对混合动力车辆进行控制，所述混合动力车辆具备内燃机、利用所述内燃机的动力进行发电的发电机、控制所述发电机的第一变换器、驱动车轮的电动机、以及控制所述电动机的第二变换器，该控制装置的特征在于，具备：

检测单元，其在所述第一变换器进行驱动时，检测预先规定的对所述发电机和第一变换器的至少一方进行正常与否的诊断所需的值；和

控制单元，其控制所述第一变换器的驱动，并且基于所述检测单元的检测结果，对所述发电机和第一变换器的至少一方进行正常与否的诊断，

所述控制单元，在由所述电动机进行车轮驱动的电动行驶中，在判断为不需要进行所述正常与否的诊断的情况下，使所述第一变换器停止驱动，在判断为需要进行所述正常与否的诊断的情况下，即使在电动行驶中也使所述第一变换器驱动，直到由所述检测单元进行的检测完成为止。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，

所述控制装置还具备存储单元，该存储单元按点火开关从接通到断开的每个行驶期间、即每个出行期间，分开存储由所述控制单元得到的诊断结果，

所述控制单元在基于存储单元中存储的诊断结果而判断为诊断次数没有达到目标诊断次数的情况下，判断为需要进行所述正常与否的诊断，即使在电动行驶中也使所述第一变换器驱动。

3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，

所述控制单元在检测单元的检测执行中，为了对所述发电机进行零转矩控制而驱动控制第一变换器。

4.根据权利要求2所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，

所述控制装置还具有转速检测单元，该转速检测单元检测所述发电机的由连带旋转产生的转速，

所述控制单元在诊断次数没有达到目标次数、且由所述转速检测单元检测出的转速达到了适于对所述发电机进行诊断的转速的情况下，使所述第一变换器驱动，执行由检测单元进行的检测。

5.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其特征在于，

所述控制装置还具有至少对所述电动机供给电力的电源，

所述电源能够进行内部充电和外部充电，所述内部充电是由所述内燃机和所述发电机进行的，所述外部充电是由外部电源进行的。

Images